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Módulo 1. Modelagem de Turbulência em Fluidos

1.1. A turbulência. Características principais

1.1.1. Dissipação e difusividade
1.1.2. Escalas características. Ordens de magnitude
1.1.3. Números de Reynolds

1.2. Definições de turbulência. De Reynolds aos dias atuais

1.2.1. O problema de Reynolds. A camada limite
1.2.2. Meteorologia, Richardson e Smagorinsky
1.2.3. O problema do caos

1.3. A cascata de energia

1.3.1. As escalas menores da turbulência
1.3.2. As hipóteses de Kolmogorov
1.3.3. O expoente da cascata

1.4. O problema de fechamento revisado

1.4.1. 10 incógnitas e 4 equações
1.4.2. A equação da energia cinética turbulenta
1.4.3. O ciclo da turbulência

1.5. Viscosidade turbulenta

1.5.1. Antecedentes históricos e paralelismos
1.5.2. Problema inicial: jatos
1.5.3. Viscosidade turbulenta em problemas de CFD

1.6. Métodos RANS

1.6.1. A hipótese de viscosidade turbulenta
1.6.2. Equações RANS
1.6.3. Métodos RANS. Exemplos de uso

1.7. A evolução do LES

1.7.1. Antecedentes históricos
1.7.2. Filtros espectrais
1.7.3. Filtros espaciais. O problema na parede

1.8. Turbulência de parede I

1.8.1. Escalas características
1.8.2. As equações do momento
1.8.3. As regiões de um fluxo turbulento de parede

1.9. Turbulência de parede II

1.9.1. Camadas limite
1.9.2. Os números adimensionais de uma camada limite
1.9.3. A solução de Blasius

1.10. A equação da energia

1.10.1. Escalares passivos
1.10.2. Escalares ativos. A aproximação de Boussinesq
1.10.3. Fluxos de Fanno e Rayleigh

Módulo 2. Fluidos Compressíveis

2.1. Fluidos compressíveis

2.1.1. Fluidos compressíveis e fluidos incompressíveis. Diferenças
2.1.2. Equação de estado
2.1.3. Equações diferenciais de fluidos compressíveis

2.2. Exemplos práticos do regime compressível

2.2.1. Ondas de choque
2.2.2. Expansão de Prandtl-Meyer
2.2.3. Bocais

2.3. Problema de Riemann

2.3.1. O problema de Riemann
2.3.2. Solução do problema de Riemann por características
2.3.3. Sistemas não lineares: Ondas de choque. Condição de Rankine-Hugoniot
2.3.4. Sistemas não lineares: Ondas e leques de expansão. Condição de entropia
2.3.5. Invariantes de Riemann

2.4. Equações de Euler

2.4.1. Invariantes das equações de Euler
2.4.2. Variáveis conservativas vs. variáveis primitivas
2.4.3. Estratégias de solução

2.5. Soluções para o problema de Riemann

2.5.1. Solução exata
2.5.2. Métodos numéricos conservativos
2.5.3. Método de Godunov
2.5.4. Divisão do vetor de fluxo

2.6. Solucionadores aproximados de Riemann

2.6.1. HLLC (Harten-Lax-van Leer-Contact)
2.6.2. Roe (método de Roe)
2.6.3. AUSM (Advection Upstream Splitting Method)

2.7. Métodos de ordem superior

2.7.1. Problemas dos métodos de ordem superior
2.7.2. Limitadores e métodos TVD (Total Variation Diminishing)
2.7.3. Exemplos práticos

2.8. Aspectos adicionais do problema de Riemann

2.8.1. Equações não homogêneas
2.8.2. Divisão dimensional
2.8.3. Aplicações nas equações de Navier-Stokes

2.9. Regiões com altos gradientes e descontinuidades

2.9.1. Importância da malha
2.9.2. Adaptação automática de malha (AMR)
2.9.3. Métodos de ajuste de choque (Shock Fitting)

2.10. Aplicações do fluxo compressível

2.10.1. Problema de Sod
2.10.2. Cunha supersônica
2.10.3. Bocal convergente-divergente

Módulo 3. Fluxo Multifásico

3.1. Os regimes de fluxo

3.1.1. Fase contínua
3.1.2. Fase discreta
3.1.3. Populações de fase discreta

3.2. Fases contínuas

3.2.1. Propriedades da interface líquido-gás
3.2.2. Cada fase um domínio
3.2.3. Resolução de fases de forma independente
3.2.4. Solução acoplada
3.2.5. Fração de fluido como escalar descritivo da fase
3.2.6. Reconstrução da interface líquido-gás

3.3. Simulação marinha

3.3.1. Regimes de ondulação. Altura das ondas vs profundidade
3.3.2. Condição de contorno de entrada. Simulação de ondulação
3.3.3. Condição de contorno de saída não reflexiva. A praia numérica
3.3.4. Condições de contorno laterais. Vento lateral e deriva

3.4. Tensão superficial

3.4.1. Fenômeno físico da tensão superficial
3.4.2. Modelagem
3.4.3. Interação com superfícies. Ângulo de umectação

3.5. Mudança de fase

3.5.1. Termos de fonte e dreno associados à mudança de fase
3.5.2. Modelos de evaporação
3.5.3. Modelos de condensação e precipitação. Nucleação de gotas
3.5.4. Cavitação

3.6. Fase discreta: partículas, gotas e bolhas

3.6.1. Força de resistência
3.6.2. Força de flutuação
3.6.3. Inércia
3.6.4. Movimento Browniano e efeitos de turbulência
3.6.5. Outras forças

3.7. Interação com o fluido circundante

3.7.1. Geração a partir de fases contínuas
3.7.2. Arrasto aerodinâmico
3.7.3. Interação com outras entidades, coalescência e ruptura
3.7.4. Condições de contorno

3.8. Descrição estatística de populações de partículas. Pacotes

3.8.1. Transporte de populações
3.8.2. Condições de contorno para populações
3.8.3. Interações entre populações
3.8.4. Estendendo a fase discreta para populações

3.9. Camada de água

3.9.1. Hipótese da camada de água
3.9.2. Equações e modelagem
3.9.3. Termo fonte a partir de partículas

3.10. Exemplo de aplicação com o OpenFOAM

3.10.1. Descrição de um problema industrial
3.10.2. Configuração e simulação
3.10.3. Visualização e interpretação dos resultados

Módulo 4. Modelos Avançados para CFD

4.1. Multifísica

4.1.1. Simulações multifísicas
4.1.2. Tipos de sistemas
4.1.3. Exemplos de aplicação

4.2. Cosimulação unidirecional

4.2.1. Cosimulação unidirecional. Aspectos avançados
4.2.2. Esquemas de troca de informações
4.2.3. Aplicações

4.3. Cosimulação bidirecional

4.3.1. Cosimulação bidirecional. Aspectos avançados
4.3.2. Esquemas de troca de informações
4.3.3. Aplicações

4.4. Transferência de Calor por Convecção

4.4.1. Transferência de Calor por Convecção. Aspectos avançados
4.4.2. Equações de transferência de calor convectivo
4.4.3. Métodos de resolução de problemas de convecção

4.5. Transferência de Calor por Condução

4.5.1. Transferência de Calor por Condução. Aspectos avançados
4.5.2. Equações de transferência de calor condutivo
4.5.3. Métodos de resolução de problemas de condução

4.6. Transferência de Calor por Radiação

4.6.1. Transferência de Calor por Radiação. Aspectos avançados
4.6.2. Equações de transferência de calor por radiação
4.6.3. Métodos de resolução de problemas de radiação

4.7. Acoplamento sólido-fluido de calor

4.7.1. Acoplamento sólido-fluido de calor
4.7.2. Acoplamento térmico sólido-fluido
4.7.3. CFD e MEF

4.8. Aeroacústica

4.8.1. A aeroacústica computacional
4.8.2. Analogias acústicas
4.8.3. Métodos de resolução

4.9. Problemas de Advecção-difusão

4.9.1. Problemas de Advecção-difusão
4.9.2. Campos Escalares
4.9.3. Métodos de partículas

4.10. Modelos de acoplamento com fluxo reativo

4.10.1. Modelos de Acoplamento com Fluxo Reativo. Aplicações
4.10.2. Sistema de equações diferenciais. Resolvendo a reação química
4.10.3. CHEMKINs
4.10.4. Combustão: chama, faísca, Wobee
4.10.5. Fluxos reativos em um regime não estacionário: hipótese de sistema quase estacionário
4.10.6. Fluxos reativos em fluxos turbulentos
4.10.7. Catalisadores 

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